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【STM32电机培训】——1、实验电机参数测量及极数对解疑

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七哥 发布时间:2018-9-5 01:31
本帖最后由 toofree 于 2018-9-5 01:34 编辑 . y# w! E# R; L

8 e; o9 a1 T$ R) g5 _' G$ N0 v( f0 @8 w. n   下载并安装X-CUBE-MCSDK_v5.0.3或X-CUBE-MCSDK_5.2.0.exe后,安装成功后会有两个应用程序“MotorControl Workbench 5.0.3”和“Motor Profiler 5.0.3”。电机参数测量需要使用“Motor Profiler 5.0.3”。
3 A% o8 L% H& r$ l7 L  当然两个版本都安装了,对比着用。
2 o. k2 q5 v- ?4 C. E 傲游截图20180905003028.jpg
% N5 c; j7 E5 X0 G
( O. Y: `- y3 H' h! t
1 p; Q9 a# x( M* e  本实验需要的其它软件“STM32 ST-LINK Utility”,自然是必须早已安装了。
( D% K  M' E# A  H1 [/ J0 j 傲游截图20180905003546.jpg 2 S% |/ ?  k. |1 q
) i3 l' h2 U, k9 P- @0 w

% q7 L: ]/ _( ]" v" u( I9 A( _' c$ E  M/ t) D
  实验使用的为P-NUCLEO-IHM002套件,包含了NUCLEO-F302R8、X-NUCLEO-IHM07M1、BR204-1700KV-1、12V电源适配器。
6 r  `! [  C- q9 d7 c6 u 傲游截图20180905003353.jpg ! n7 z3 a- Q3 _) t4 w* a( h
" _6 z) O! P: |2 ]& W2 r5 b! M7 N5 H
  连接电机、电源适配器、通过USB线将Nucleo板载集成ST-Link/V2连接实验用计算机,给12V电源适配器通电,整个系统上电。, Y: h+ Q# E; E
微信图片_20180905005153.jpg 6 p  ~/ v7 O  D& ^7 D
: B  |9 Z  U) A1 j" X" u
  打开“Motor Profiler”软件,“选择板卡”
! [+ E' ]! G1 y. i1 G 傲游截图20180904005755.jpg
5 X& A# A/ l' [/ f0 {# [5 ^, \0 w4 C( V. W+ K- X
  双击选择对应板卡套件,则本页面自动关闭& B0 S4 _* c8 i- Z* @/ h! f4 z
傲游截图20180904005811.jpg
! j" [3 F0 T- V# s7 L
. L; u* Z" }4 L& }' `7 S  在主页面可以看到板卡预览图,右面设置好参数,计算机通过连接板卡。7 M/ F* G: |8 o% \- K
  (至于这里的极对数为什么是7这个疑问,我也一直不明白,直到今晚终于找到资料,在后面解释。)4 J! \5 U( d0 Z% J
傲游截图20180904005843.jpg + u% G0 X5 b. M5 B- k, Q  l

. g+ }- ?! U* e% u) o2 A9 O$ t0 N  第一次用“Motor Profiler”软件连接,板上没有电机参数测量固件,需要自动更新固件' @5 z% C2 U! e3 Q' _5 I9 f. K% {
傲游截图20180904005914.jpg
$ Q" q: C' w  p! c$ Y$ e6 F6 }- g& h
  固件成功更新+ q6 W/ X7 n2 Q3 `* c
傲游截图20180904005921.jpg
- b5 h" r, v( a) ~2 J. l
/ X# m1 S: E/ Z/ \  X; V8 I  点“Start”,开始电机参数测量实验
. `; |% d/ o( Q 傲游截图20180904005943.jpg
, }+ l5 ]( L- V; G
* S3 I& \# V, Y/ f! C9 g& Q* g  在第一次尝试测量参数,没有成功,接着会自动再次尝试
& h1 o. r: n; ]) W$ S, H: x 傲游截图20180904005059.jpg
/ u. p1 W( y' B
% ^& U! R3 D$ R$ }5 Z1 ^  第二次尝试测量成功
- T6 P! y- T7 B# d$ W, U! H) i 傲游截图20180904005225.jpg
5 I& k' g; N0 V$ v6 @/ J$ H" O, \  [" w; w" C3 c
  测试几次,发现测量结果参数Rs、Ls、Imax、Ke每次都不一样,会有细微变化
6 g2 F' z8 s$ B 傲游截图20180904010023.jpg # M: b, r9 i: r( {: M5 X  Q

' }7 ^4 P0 |2 s. Q! E  这是后来再次测量的结果,对比前一图,有变化
" k$ Q+ j$ V& s) n7 U3 \ 傲游截图20180904233801.jpg
9 I: i4 x8 E9 e& K6 }" n
! V% _$ y) j3 I# S  “Save”保存测量工程(不知道叫什么,姑且就叫测量工程吧)。
! [, ^- c6 f: |; ~% Y) E- E 傲游截图20180904010045.jpg 5 I1 |* S8 o- V2 v
2 |4 |! {  N$ J: N
  “Play”演示电机转速控制调节,“Start”开始演示
$ d) R# a0 X- O& c: r, K# ^, i/ p 傲游截图20180904010055.jpg
. O. _% J* \! @; I4 T; L  z% g4 j# T! U" W/ g
  拖动三角滑块,调节不同转速,及转动方向
8 `# H5 z' K) B# T 傲游截图20180904010110.jpg
: v  R1 V5 t' [# \; W8 ^
& m! ~5 O7 J3 H+ G& x# _2 c8 Q  调节转速
$ }- X& ~* Z& N; s9 S4 y 傲游截图20180904010123.jpg
) m$ `( c; c5 }/ i' V# p# @/ b' e% o6 A& I- t
  调节方向
+ I+ f4 q5 M, I( p+ d4 w& j 傲游截图20180904010142.jpg
' n: O* h* @9 ~' h! D0 A2 c% Z( P/ X+ ]  n9 H
  测试最小转速。电机可调节的正反最低转速都在750左右,太低则电机会停止运行。2 C' @' a9 [& @  d1 f
傲游截图20180904010325.jpg & B! H, y. Q/ G5 I( p# D4 @

. J2 j, |# l( Z$ w6 d, W  测量结束,关闭软件。要关闭软件时例行公事的弹出,提示会丢失没有保存的数据,不予理会或保存一次都可以。
. ?) G3 K9 }5 y1 C5 A# P. L 傲游截图20180904010336.jpg ' g8 @1 Z  C1 p/ N; Z# ^/ A4 ^; [

' K, p7 _1 y. `; c% N" h, {. r6 }  C& [% v' `4 P6 `& x1 b
  关于极对数为什么是7,这个百撕不得其姐,也不得其妹。终于今晚在“知乎”上查到根据,原理讲的很不错。( }8 q" H9 o. A

( _3 \3 v5 l/ u原贴链接附上:http://www.zhihu.com/question/53893449
5 G4 X2 ~4 M" |, q
- K: t" Z& Z* R' `1.定转子极对数问题
9 }6 G2 R2 O% O, e& B; m" p4 ~9 Q# J. c! P+ c& P
  实际运行中,定子通电产生的磁极数和转子的磁极数可以不相等。航模电机工作时时其实有点类似于永磁式步进电机,两者也是不相等的。至于为什么设计成槽数和永磁体的磁极数不成倍数关系,是为了减小齿槽转矩,减小转矩脉动。齿槽转矩也就是我们用手拨动电机转子的时候,那种一顿一顿的感觉。以12N14P的XXD2212电机为例,采用两两导通的通电方式运行,其六种通电状态如下图所示:# ]) R' M; Q% Q# P1 x
3 [: n. k( e- T* u
/ B( ?% E+ e4 C: g2 N2 X; a
AB.jpg 9 A; k$ c* }4 s" f: K9 ^
2 {+ k$ h. M" `3 N3 b
AC.jpg 5 S0 \" a: {5 M$ t
- y6 r7 j9 a( c" o& ]; f% D2 ]
BA.jpg 7 i1 j9 ?; ]6 Z# t
1 ~# T4 |6 ~" O6 l: _9 @/ L5 N
BC.jpg
2 Y/ ~: P9 y3 r, e1 I% |. I" P  {* f- z/ [2 g
CA.jpg ; A* R5 y$ w! `
0 T4 e+ j% F' l& U0 E# n
CB.jpg
* Y7 a" i8 Z9 u$ `& [) B$ @) g, E4 M" `' x* K6 N

: ~% Y" n, Z. B7 |" l  可以看到,每一种通电状态,转子的永磁能够找到与定子磁场对齐的位置。且能够产生持续的同方向的转矩。即使转子磁极数和定子磁极数不等,电机也可以稳定运行。2 s" J1 F+ ^* m, k
8 D$ M; ]! K" @* e* o
2.BLDC转速问题/ v9 d+ o  S. o- m5 }

& }; _3 c( S, X9 ~: l' ]! }  我们用的航模电机都是带有ESC的,这两个组合在一起的话,就组成了一个自控式变频系统。你所说的电压越高,电机转速越高,你是站在两者组合的角度来讲的。一般的ESC(非FOC电调),一般采用检测反电动的过零点来进行电机换向,电压越高,电机的转速就会越高,那么ESC的换向频率也会随之提高,也就是同步转速也随着提高。7 `/ N. g# P" p* z2 m* _

* x5 {6 B; E. q5 @% _3 B& H6 K  同步转速=频率/极对数 ,这个公式对无刷直流电机(BLDC) 适用吗?
0 ]9 b' x# J% z6 j
5 G" F- \; q7 G! v) ]6 S- {  整个过程中,同步转速=频率/极对数 这一个式子是始终成立的,电压越高,ESC的换向频率也会越高。
9 O3 @: Q9 |' j, [6 W( D7 g7 w3 L% F% S
  频率指的就是方波换向的频率吗?
& }& b- L% F( N' @0 {: b
: S/ I# Z/ `8 E: t  f7 v( b5 r& V: K  同步频率跟方波换向频率差一个系数关系,跟驱动方式有关。普通的两两导通驱动方式,一个周期存在AB-AC-BC-BA-CA-CB六种导通状态,所以 同步频率 = 方波换向频率/6
9 O% T5 ]3 u7 U9 w
1 X/ d1 S7 S/ r6 a0 Z0 Y# _  极对数是指定子的还是转子的呢?
$ u, Q7 M4 t  ~; o3 f4 _& E% \+ }8 R2 R9 }6 v. ]$ l
  同步转速=频率/极对数
,这里的极对数按照永磁体极对数算。
4 L5 b$ t4 m% X
0 k% W. w. l1 G3 p: q7 x: i  对照我们的“奔牛”无刷电机BR204-1700KV-1,为了数的清楚一点,卸掉螺丝。
* w2 g+ C9 e9 ^& z" R 微信图片_20180905005200.jpg
( a( z7 |$ C% c1 r* a7 Z! e. j/ w! @( y
  可以看到,里面的定子线圈一共有12个磁极,共6对;而外面的转子永磁体有14个磁极,共7对。那么极数对自然也就是7喽。
, H) e* Q, P: J+ c

. z& k1 A- O( F# Q  定子磁极切换的频率,除以7个极数对,就是转子转动的速度,RPM为每分钟转数。; v# {  U8 N3 `6 {9 @
  其实这也不难理解。因为定子线圈变化了6次磁极,为一圈,相应转子也需要跟随6次,可是转子的磁极为7,那么就自然就少了一次。也就是说,定子磁极转一圈,转子真实只能转七分之六圈。- D2 _* b" g3 z. H+ Y4 A0 x$ {
  
0 l, M( v: i6 W  本着拿来主义、实用主义的态度,用就是了,有时候有精力再慢慢研究无刷电机。) i$ f. B4 ~  z! }7 Y9 S
  看似小小的电机,里面大有文章,通过本实验及网上资料,只是了解了一点皮毛。

( ]3 |) J% }* f  [1 p% D; U$ D! A1 Z
/ x' c: R2 A" K

$ O1 V; r  V6 p, s0 N( B2 F* {' q/ \1 D* U
1 收藏 4 评论4 发布时间:2018-9-5 01:31

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4个回答
子曰好人 回答时间:2018-9-5 09:23:41
文章很长,介绍了很多基础知识,码字辛苦了,点个赞
zero99 回答时间:2018-9-5 14:44:41
深夜更新,支持下
dbwu8280 回答时间:2018-9-11 14:29:43
学习了,必须赞!
李康1202 回答时间:2020-1-1 11:27:35
新年快乐

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